KR19990044244A - 부직 연마재 로울 - Google Patents

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KR19990044244A
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KR1019980701480A
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매튜 버나드 씨.
에이. 한프 챨리
에스. 모렌 루이스
에스. 스펜서 더글라스
에이. 윈디쉬 로리
Original Assignee
스프레이그 로버트 월터
미네소타마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

종방향으로 연장하는 두툼한 표면 처리용 부직 연마재 웨브는 최종 사용자에게 무심 로울의 형태로 제공된다. 부직 연마재의 연속적인 랩은 상기 재료를 와선형으로 감겨진 형태로 유지시키기에 충분할 정도로 상호 들러붙지만 용이하게 떨어질 수 있는 표면을 구비하고 있다. 웨브를 관통해 종방향으로 간격을 두고 측방으로 배치된 다수의 구멍들은 사용자가 표면 처리용 연마재 웨브를 다수의 시이트로 연속적으로 분리할수 있게 한다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 로울은 보호 수축성 랩 외장 내에 담겨지고, 각각의 시이트는 로울의 최내측 랩으로부터 상기 시이트를 분리시킴으로서 상기 로울로부터 분리된다. 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 표면 처리용 연마재는 1000등급 이상으로 미세한 연마 입자를 포함한다.

Description

부직 연마재 로울
미국 특허 제 2,958,593호에 개시되고, 미네소타 세인트 포올에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니에 의해 "SCOTCH-BRITE"라는 상표로 팔리고 있는 형태의 저밀도 연마재 제품은 표면 처리용 제품으로서 상당한 상업적 성공을 거두었다. 이러한 형태의 연마재 제품은 곱슬곱슬한 인조 섬유로 형성되는 것이 통상적인데, 이러한 인조 섬유가 매트로 형성되고, 수지 결합제 및 연마제가 함침된다. 이러한 인조 섬유 재료는 많은 기능을 제공하기 위하여 광범위하고 다양한 형태로 상업적으로 구입 가능하다. 상기 인조 섬유 재료는 회전축에 장착하기 위한 원반 또는 휠, 벨트 및 바닥 처리용 패드같은 다듬질 장비용 패드로서, 또한 핸드 패드(hand pad)로서 사용하기 위한 시이트 형태로 형성될 수 있다. 이 후자의 경우와 관련하여, 스트리핑(stripping), 스커핑(scuffing), 세정 및 다듬질 작업과 같은 표면 다듬질시에 핸드 패드로서 사용하기 위해 절단된 시이트가 제공되어 왔다. 상기 시이트는 미리 절단된 형태로 사용자에게 제공되며, 낱개로 또는 적층된 형태로 포장되어 팔린다. 또한, 상기 부직 연마재는 통상은 (카드보드 심(芯)과 같은) 지지 심 둘레에 감겨져 있는 로울 형태로 구입 가능하여, 그 후에, 부직재의 길이를 원하는 길이로 절단하여 로울로부터 제거할 수 있다.
사용할 때에, 부직 연마재 핸드 패드는 (많은 경우)원하는 표면 조절용 제품으로 강모(鋼毛)(steel wool) 패드를 대체해 왔다. 강모 패드에서는 사용 중에 금속 입자가 떨어지는데, 이것은 많은 문제(예를들면, 다듬질 결함, 녹에 의한 얼룩, 사용자의 손가락에 불편을 느끼게하거나 상해를 입히는 조각 등)를 일으킨다. 또한, 강모 패드는 사용 중에 울퉁불퉁해지거나 찢어지는 경향이 있고, 연마재의 품질 및 취급 특성에 있어서 불균일하게 된다. 그러나, 강모 패드가 종래의 부직 연마재 핸드 패드보다 우수한 하나의 장점은 그것의 순응성(順應性)이다. 따라서, 사용자는 특정 용례에 따라 강모 패드를 원하는 형태로 성형(예, 절첩 또는 어떤 틀에 맞춘 형태)할 수 있고, 이 패드는 그 전체적인 형태를 유지하게 된다. 종래의 부직 연마재 핸드 패드는, 입자가 떨어지는 문제를 회피할 수 있지만, 최종 수용자 용으로 적절한 순응성을 갖지 않아서, 절첩되거나 뭉쳐진 형태를 유지할 수 없었다. 종래의 부직 연마재 패드는 표면들이 본질적으로 껄껄하지만(즉, 거칠다), 그 표면들은 서로 접촉하여 맞붙거나 부착되지 않는다. 이러한 특징은 종래의 부직 연마재의 두께, 강성 및 중량과 함께 상기 재료가 절첩되거나 뭉쳐진 형태를 유지하는 것을 방해한다. 강모 패드가 종래의 부직 연마재 핸드 패드보다 우수한 또 다른 장점은 연마 표면 상에 원하는 지지력비(Bearing Ratio)를 제공하면서 미려한 표면 다듬질을 할 수 있게하는 능력이었다.
전술한 바와 같이, 종래의 부직 연마재는 분할된 핸드 패드 또는 로울 형태로만 최종 수용자에게 제공되어 왔다. 상기 부직 연마재를 별개의 핸드 패드 형태로 제조하는 과정 중에, 종방향으로 연장하는 부직 연마재 웨브(도 1의 웨브(11)같은)를 형성하는 것이 알려져 있는데, 상기 웨브는, 도면 부호 13에서와 같이, 다수의 중간 웨브 부분(15)으로 측방으로 순차적으로 절단된다. 그 후, 각각의 웨브 부분(15)은 종방향으로 다수의 분리선(17)을 따라 절단되어, 다수의 패드 부재(19)를 형성한다. 각각의 분리선(17)에서의 절단은 완전하지 않으며(이 부직재의 몇가닥의 스트랜드가 인접 패드 부재(19) 사이에 절단되지 않고 남아있으며), 따라서 상기 패드 부재(19)는 웨브 부분(21)으로서 연결된채 남아있다. 각각의 웨브 부분(21)은 도면 부호 23으로 도시되어 있는 바와같이 몇 개의 웨브 부분(21)을 적층하는 것을 포함한 하나 이상의 제조 단계로 더 처리될 수 있다. 패드 부재(19)의 인접하고 있는 더미들(2)은 상대적인 수직방향 이동(예컨데, 화살표 27 및 29 참조)에 의해서 분리되어, 동일 웨브 부분(21)의 인접한 패드 부재(19)를 연결하는 부직재의 몇 가닥의 스트랜드를 절단함으로써, 공정에 도입되는 더미(25)를 형성한다. 그 후, 패드 부재(19)의 각각의 분리된 더미(25)는 최종 사용자에게 분배되기 위해 더 처리되어 포장되는데, 이 공정에서 각각의 패드 부재(19)는 분리된 부직 연마 핸드 패드를 구성한다.
핀랜드 회사인 미르카(Mirka)사는 로울 형태의 종래의 부직 연마재를 "MIRLON"이라는 상표로 판매해왔는데, 이 경우에는 (스스로 들러붙어있지 않은)부직 연마재 로울이 최종 사용자에게 전달될 때 수축성 랩 재료로 포장된다. 부직 연마재는 로울의 최내측 랩으로부터 그 연마재를 풀어내고, 인접한 로울의 중심축으로부터 원하는 길이로 단편을 절단함으로써 상기 로울로부터 제거된다.
본 발명은 표면 조절용 제품(surface conditioning product)에 관한 것으로, 구체적으로 말하면 두툼한 부직 연마재 물품(lofty, non-woven abrasive article)을 구비하는 표면 조절용 시이트에 관한 것이다. 상기 연마재 물품은 로울의 형태로 사용자에게 제공될 수 있다. 상기 로울 형태의 연마재는, 로울을 와선형(渦線形)으로 감긴 형태로서 유지시키기에 충분할 만큼 맞붙지만, 로울이 풀리도록 분리될 수 있는 표면을 구비하고 있다. 상기 로울은 낱장의 시이트(sheet)를 로울로부터 분리·제거할 수 있도록 천공되어 있다.
본 발명은 같은 구성 요소에 같은 도면 부호가 부여된 첨부 도면을 참조로 보다 자세히 기술될 것이다.
도 1은 부직 연마재 핸드 패드를 제조하기 위한 선행기술 공정의 일부의 개략도.
도 2는 본 발명의 사상에 따라서 측방으로 천공되어 여러부분으로 나뉘는 부직 연마재 로울의 사시도.
도 3은 로울을 유지하고 연속된 시이트를 용이하게 분배하기 위한 분배기 내에 정렬되어 있는 도 2의 로울의 사시도.
도 4는 사용하기 위해 로울로부터 분리되어 절첩되어 있는 시이트의 사시도.
도 5는 사용하기 위해 로울로부터 분리되어 구겨져 있는 시이트의 사시도.
도 6은 보호 외장 내에 있는 도 2의 로울의 사시도.
상기 도면에 도시된 형태는 바람직한 실시예를 특정하지만, 논의 과정에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 다른 실시예도 고려되고 있다. 본 명세서는 설명을 목적으로 한정함이 없이 본 발명의 예시적인 실시예를 제시한다. 본 발명의 기술적 사상과 범위 안에 있는 수 많은 다른 변형예 및 실시예가 당업자에 의해 안출될 수 있다. 도면의 그림은 명백하게 나타내기 위해서 확대되거나 소정의 부호를 강조할 필요가 있었기 때문에 일정한 치수로 도시하지 않았다.
본 발명은 두툼한 표면 처리용 부직 연마재를 포장, 운반 및 분배하기 위한 개량된 수단을 제공한다. 상기 표면 처리재의 종방향으로 연장하는 웨브는 사용자가 언제나 쉽게 연속적으로 상기 웨브를 다수의 연마 표면 처리재로 분리할 수 있도록 상기 웨브를 따라 종방향으로 간격을 두고 측방으로 배치된 다수의 취약 구역을 마련함으로써 개량된다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 취약 구역은 웨브를 관통해서 형성된 구멍들로 형성된다.
두툼한 부직 연마 표면 처리재의 로울은, 와선형으로 감긴 형태로서 부직재(nonwovwn material)를 유지할 만큼 충분히 서로 맞붙지만 그 로울로부터 부직재를 풀 수 있게 할 만큼 충분히 분리될 수 있는 대향 표면을 갖는 일련의 부직재 랩으로 스스로 붙는(self-engaging) 로울을 형성함으로써 개량된다. 그러한 표면 특성을 가지는 부직재는 더 편평한 상태로 즉각적으로 탄발하여 펼쳐지지 않고 원하는 형태로 절첩되거나 뭉쳐질 수 있고 이러한 형태를 유지하게 된다. 그러므로, 상기 부직재의 낱장 시이트는 최종 수용자가 원하는 형태로 맞출 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 부직 연마재는 그 자체 둘레에 와선형으로 감겨서 무심(無芯) 로울을 형성한다. 상기 부직 연마재는 로울의 최내측 랩에 인접한 부분에서 시작하여 로울로부터 풀리거나 제거되고, 보호 외장(protective sheath)이 로울의 최외측 랩 둘레에 배치된다. 상기 보호 외장은 수축 랩 공정으로 형성되는 것이 바람직하며, 원한다면, 제품 식별 표시를 지닐 수도 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 부직 연마재 제품은 10㎛ 이하의 Ra 값 및 15 내지 60 퍼센트 사이, 보다 바람직하게는 15 내지 50 퍼센트 사이, 더욱 바람직하게는 15 내지 40 퍼센트 사이의 지지력 비 값을 가지는 표면 다듬질을 할 수 있게하는 연마 입도 및 분포를 가진다. 상기 부직 연마재 제품은, 예를들면, 자동차 완제품에 일련의 코팅을 도포하기 전에 스커핑하기에 특히 적합하다.
도 2는 본 발명과 관련하여 사용하도록 형성 및 구성된 부직 연마재로 된 표면 처리재 로울을 예시하고 있다. 이하에서 보다 상세히 설명되는 부직 연마재는 긴 웨브(30)로서 초기에 형성되고, 그 후 측방으로 배치된 축선에 와선형으로 감겨서 로울(32)의 형태를 이룬다. 상기 웨브(30)는 전체적으로 단위체로 형성되고, 구멍(34)으로 도시한 바와같이 그 웨브를 횡단하여 증분 간격을 둔 취약 구역을 구비한다. 그리고, 부직 연마재의 개개의 시이트 또는 부분(36)은 그들 각각의 구멍(34)을 따라 연속적으로 로울(32)로부터 분리될 수 있다.
도 2에 도시한 바와같이, 로울(32)은 무심(無芯)이다(즉, 최종 사용자에게 제공될 때 최종 형태의 로울을 중심에서 지지하는 다른 재료의 심 또는 중심 맨드럴이 없다). 로울(32)의 최내측 랩에 인접하여 중심 원통형 구멍 또는 개구부(38)가 남아서, 그 로울(32)의 내부(즉, 최내측 랩(wrap)의 부직 연마재)에 접근할 수 있게 한다. 도 3에 도시된 바와같이, 시이트(36)는 중심을 당기거나(center-full) 또는 중심에서 이송하는(center feed) 방식으로 로울(32)로부터 분리되어, 로울의 최내측 랩의 단부로부터 연속적으로 제거되는 것이 바람직하다. 분배기(40)는 로울(32)을 둘러싸는 적어도 하나의 측벽(42) 및 그 로울(32)을 지지하는 하부벽(44)을 구비한다. 상기 로울(32)은, 로울(32)의 최내측 랩의 단부에 접근할 수 있게 하기 위하여, 이 로울(32)의 중심 개구부(38)가 하부벽(44)의 중심 포트(46)에 나란히 정렬되게 분배기(40) 내에 장전될 수 있다. 그러면, 사용자가 필요에 따라 최내측 랩으로부터 낱장 시이트(36)로 접근하여, (도 3에서와 같이, 화살표(48) 방향으로 노출 시이트, 특히 단부 시이트(36a)를 가령 당김으로써) 구멍(34)을 따라 로울(32)의 나머지 부분으로부터 용이하게 분리시킬 수 있다. 상기 분배기(40)는 벽, 스탠드 또는 다른 지지체같은 곳에서 사용자가 용이하게 사용할 수 있는 높이 및 위치에 장착하기에 적합하게 되어있다. 분배기의 로울이 다 사용되어 표면 처리용 부직 연마재의 새로운 로울을 다시 채울 필요가 있을 때까지, 로울(32)에 있는 모든 시이트(36)는 이런 방식으로 분배될 수 있다.
상기 두툼한 표면 처리용 부직 연마재 그 자체는 어떤 바람직한 특성을 가지고 있다. 부직 연마재는 자동차의 보수, 그리스 제거, 세정, 수리, 스커핑 및 세부 손질(detailing) 영역 및 일반적인 연마 용도에 있어서, 범용 연마재 제품으로 사용하도록 의도된다. 부직 연마재는 얇고 유용하며 분배하기에 용이한 1회용 연마 제품을 사용자에게 제공한다. 또한, 부직 연마재 표면 특성은 연속적인 연마재층이 와선형으로 감긴 로울 형태를 유지시킬만큼 충분히 서로 맞붙거나 함께 점착되지만, 로울로부터, 최내측 랩 또는 최외측 랩에서 인접하여 연마재를 풀 수 있도록 하기 위하여 쉽게 떨어질 수 있는 것이다. 또한, 상기 부직 연마재로부터 형성된 개개의 시이트(36)는 사용자가 원하는 형태로 접혀지거나 뭉쳐질 수 있으며, 즉시 탄발하여 펼쳐지지 않고 그 형태를 유지하게 된다. 예를들면, 도 4는 원하는 형태로 절첩된 시이트(36)를 보여주고, 도 5는 뭉쳐지거나 구겨진 시이트(36) 자체를 보여준다. 시이트(36)의 서로 맞붙는 표면은, 절첩되거나 뭉쳐질 때, 시이트가 보다 편평한 제조된 상태로 탄발하여 펼쳐지지 않고 형성된 형태를 유지시키려는 경향이 있다. 그러므로, 이 특징으로, 순응성의 강모 패드의 촉감 및 외관을 더욱 근사하게 모조하는 매우 순응성이 좋거나 또는 "우두둑 우두둑 소리를 낼 수 있는(scrunchable)" 부직 연마재 시이트(36)가 얻어진다.
상기 부직 연마재 시이트의 "우두둑 우두둑 소리를 낼 수 있는 특성(scrunchability)"에 영향을 주는 것과 관련된 몇 가지 인자가 있는 것으로 보인다. 두께는 가장 명백한 인자이다. 부직 연마재의 종래의 핸드 패드는, 절첩되거나 또는 뭉쳐질 때, 그 두께 때문에 탄발하여 펼쳐지는 경향이 있다. 중량도 한가지 인자인데, 심지어 얇은 웨브도 그것이 무겁다면 편평하게 유지되려 하기 때문이다. 강성(剛性)도 역시 두께 및 중량과 관계될 수 있는 또 다른 특성이지만, 또한 구성 재료의 기능일 수도 있다. 최종적으로, 웨브의 특징인 스스로 들러붙는(self-engaging) 표면은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 절첩되거나 또는 뭉쳐진 형태로 웨브를 유지시키려고 하는 중요한 인자이다. 서로 맞붙는 표면은 서로 들러 붙거나 걸리게하여, 절첩부, 즉 주름을 제위치에 유지시키고, 상기 시이트를 보다 편평한 상태로 탄발시키려고 하는 경향이 있는 웨브 재료의 탄력을 극복하는 데 도움이 된다. 또한, 이 특성은 사용자가 웨브 재료를 다른 원하는 형태로 형성할 수 있게 한다. 예를 들면, 시이트는 (테이퍼진 원뿔 형상 단부를 구비한) 연필 형상의 구조로 뭉쳐지거나 말려질 수 있는데, 이 구조는 달리 접근할 수 없는 공작물 영역의 표면을 가공할 수 있게 한다.
도 6은 사용자에게 바람직하게 제공되는 로울(32)을 보여준다. 부직 연마재의 최외측 랩이 다음에 있는 선행의 랩과 맞붙어 그곳에 고정되지만, 로울(32)의 최외측 랩 둘레에 외부의 보호 외장(50)이 마련된다. 당해 기술 분야에서 잘 알려진 바와같이, 폴리에틸렌, 폴리(염화 비닐), 또는 폴리에스터재 수축성 랩 관으로 형성되는 것이 바람직하고, 폴리(염화 비닐)로 형성되는 것이 보다 더 바람직한 상기 보호 외장(50)은 최외측 랩을 보호하고, 로울(32)이 우연히 풀리는 것을 방지하며, 또한 구입 정보 및 제품 식별 표시(52)를 마련하기 위한 수단을 제공한다. 수축성 랩으로 형성된 보호 외장(50)은 로울(32)의 최외측 랩을 완전히 덮지만, 그 로울(32)의 단부를 단지 부분적으로만 덮는다. 상기 보호 외장(50)은 로울(32)[그리고 그것의 개구부(38)]의 중심축에 인접하여 [개구부(54)에서처럼] 개방되어, 수축성 랩 보호 외장(50)을 제거하지 않고도 로울(32)의 최내측 랩으로부터 시이트(36)를 빼낼 수 있게 한다.
본 발명의 다른 장점은, 현재 고려되고 있는 바람직한 실시예 및 본 발명을 실시하기 위한 가장 바람직한 형태를 예시하지만, 본 발명을 제한하려는 의도는 없는 후술되는 예에서 설명된다.
예
저밀도의 거친 부직 연마재(low density open, nonwoven abrasive material) 및 그 제조 방법이 미국 특허 제 2,958,593호에 개시되어 있다. 부직 연마재를 준비하는 또 다른 방법이 이용될 수 있는데, 카딩(carding), 웨트-레이(wet-lay) 및 스펀본드(spunbond)(미국 특허 제4,227,350호에 개시된 바와같이)를 포함한다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 있어서 특이한 것은 경량의 거친 부직 에어-레이드 웨브(nonwoven air-laid web)가 뉴욕, 메이스든에 소재하는 랜도 머신 코오포레이션(Rando Machine Corporation)으로부터 구입할 수 있는 "Rando-Webber" 기계 상에 형성된다는 것이다. 상기 웨브는 1.5인치의 스테이플 길이의 15 데니어(denier) 뒤퐁(du Pont)T852[델라웨어 시포드, 시포드 플랜트에 소재하는 이.아이.뒤퐁 드 네무와 앤드 컴패니 (E.I.du Pont de Nemours & Company)]의 나일론 크림프 고정 섬유로 형성된다. 섬유 매트의 중량은 4인치 x 6인치 시편당 약 15그램(평방 미터당 63그램)이고 두께는 약 0.200 내지 0.250인치(5.08 내지 6.35mm)이다. 섬유 매트는 수평의 두 개의 로울 코팅기로 이송되고, 여기에서 예비 접합 수지가 습기를 머금은 4인치 x 6인치 시편 당 15-19 그레인(grain)(평방 미터당 63-80 그램)의 중량으로 도포된다. 예비 접합 수지는 다음 조성을 갖는다.
성 분 공급업체 백분율
Neste BB-077 Phenolic 카나다, 온타리오, 미시소자 소재, 네스테 레진 카나다사 74.9%
Reactint Violet X80-LT 사우스, 캐롤리나, 블랙스버그 소재, 밀리켄 케미칼사 0.2%
물 24.885%
"1520" Silicon Antifoam 미시간, 미드랜드 소재, 다우 코닝사 0.015%
이 수지는 고체 함량이 52.5%이고 및 점도가 100-200 센티포와즈 이다.
"습기를 머금은" 매트는 두 개의 로울 코팅기를 통과한 후, 섭씨 190-195도에서 유지되는 오븐으로 이송되어 페놀 수지의 경화가 시작된다. 웨브는, 오븐에서 배출되면, 수지 및 연마 슬러리가 웨브의 상부에 분사되는 스프레이 부스(spray booth)로 이송된다. 부스 내에서는, 스프레이 노즐(웨브 이동 방향에 대하여 수직으로 왕복 운동하게 장착됨)이 4인치 x 6인치 시편당 대략 33 그레인(평방 미터당 138g)의 중량으로 슬러리를 도포한다. 스프레이 슬러리는 다음의 조성을 갖는다.
조성 공급업체 백분율
Neste BB-077 Phenolic 카나다, 온타리오, 미시소자 소재, 네스테 수지 카나다사 25.6%
Reactint Violet X80-LT 사우스 캐롤리나, 블랙스버그 소재, 밀리켄 케미칼사 0.2%
물 16.1%
탄산칼슘 4.2%
산화 알루미늄(280등급 이상의 미세도) 53.9%
상기 슬러리는 고체 함량이 76.3%이고 점도가 400-600 센티포와즈이다.
웨브는 이 슬러리의 분무 후, 섭씨 190 내지 195도의 온도로 유지되는 오븐으로 이송되어, 페놀 수지를 더욱 경화시킨다. 웨브는 오븐에서 배출되면, 상부와 하부가 뒤집히고, 웨브 하부에 스프레이 코팅이 도포된다. 이 스프레이 코팅 조성, 도포 기술, 도포량 및 열처리 공정은 제1 스프레이 코팅과 동일하다. 경화된 웨브는 최종 오븐에서 배출되면, 권취 맨드럴에 감겨서 매우 큰 부직 연마 웨브 재 로울을 형성한다.
이 큰 로울은 우선 웨브가 8인치 폭의 마스터 로울로 절단되고, 그 후 이 마스터 로울이 풀려 측방으로 절단 및 천공되어, 마무리 가공 제품으로 전환된다. 바람직한 천공 블레이드는 잇빨이 4개인 천공 커트(인치당 4개의 천공 커트)로서, 각각의 천공 커트는 길이가 약 0.2인치(5.08mm)이고, 상기 커트들은 약 0.040인치(1.016mm)의 간격을 두고 있다. 그 후, 각각의 천공된 풀려있는 마스터 로울은 원하는 길이로 절단되고, 각각의 절단 길이 부분은 최종 포장을 위해 감긴다. 각각의 최종 제품 로울 둘레에 수축성 랩 또는 수축성 랩 관이 적용되고, 로울 둘레로 견고하게 수축되도록 처리되어, 중심축에 인접하여, 로울의 상부 및 하부의 직경부에 대략 4인치(10.6cm)의 구멍을 남긴다.
그러므로, 최종 제품은 수축된 랩으로 감싸인 두툼한 표면 처리용 부직 연마재의 무심 로울이다. 바람직한 실시예에서, 로울 폭은 8인치(20.32cm) 이고 그 길이는(풀린 상태)는 20피트(6.096m)이다. 로울 직경(감긴 상태)은 약 9인치(22.86cm)이고, 로울의 중심 구멍은 그 직경이 대략 3인치(7.62cm)이다. 상기 웨브는 측방으로 매 4인치(10.16cm)마다 천공되어, 로울 당 총 60개의 8인치 x 4인치(20.32cm x 10.16cm)의 부직재 시이트를 형성한다. 상기 수축성 랩은 2 내지 3밀(mil)의 매우 투명한 폴리에틸렌의 수축성 관으로 형성되고, 원하는 상업적 최종 제품 및 원료 식별 정보가 인쇄된다. 또한, 주름 랩도 마찬가지로 부직 연마재의 로울의 상하부 양쪽에 중심 구멍(역시, 바람직하게는 대략 4인치(10.16cm))을 구비한다. 그러므로, 이 로울 크기 및 포장은 휴대용의, 보호되고 자체적으로 내장된(self-contained)[또는, 비록 분배기 하부의 중심 구멍이 확장될 필요가 있지만, 상업적으로 구입 가능한 중심 구멍에서 뽑아내는 벽걸이식 분배기(예를들면, 종이 타월 및 와이프같은 제품용의 기존의 분배기)] 로울을 형성한다. 상기 수축성 랩은 부직 연마재의 로울이 부직 연마재의 자체적으로 내장된 개별적인 패키지로서 용이하게 운반되거나, 또는 로울의 포장재의 어느 것도 제거할 필요가 없이 상기 분배기 내로 들어갈 수 있게 한다. 또한, 또 다른 포장 및 분배 수단, 가령 Z-형 분배기는 시이트의 더미 또는 최외측 로울로부터 분배하는 재료의 유심(有芯) 로울과 같은 부직 연마재 시이트를 분배하기에 충분하다.
부직 연마재의 특정 로울의 형성에 대한 바람직한 실시예를 전술하였지만, 다른 실시예가 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에 가능하다. 예를들면, 로울은 폭이 1 내지 16인치(2.54 내지 40.64cm)이고, 짧게는 2피트(0.6096m), 길게는 160피트(48.768m)인 웨브를 구비하는 것이 가능하다. 로울 직경은 2 내지 24 인치(5.08cm 내지 60.96cm)이고, 중심 개구부 직경은 0 에서 약 16인치(40.64cm)까지 연장한다. 절취 영역의 구멍들은 종방향으로 1인치(2.54cm)(짧은 스트립을 형성하기 위해서)에서 24인치(60.96cm)(긴 절첩 가능한 부직 연마재 시이트를 준비하기 위해서)까지 간격을 둘 수 있다.
이 구체예를 위한 바람직한 절취 영역의 구멍 배열에 대해서는 전술했다. 이 구멍 배열은, 여러 가지 다른 천공 기구를 이용하여, 바람직한 실시예를 위해 인접한 천공된 시이트를 분리하는 필요한 선형 힘의 분석을 기초로 선택됐다. 전술한 바와같이 제조된 부직 연마재의 시편을 다른 천공 블레이드를 사용하여 천공한 후 구멍을 파열하기 위한 인장력 시험을 했다. 이와 관련하여, 6개의 다른 블레이드 형태를 시험했다.
1/8" x 1/16" 구멍 - 1/8" 절단, 1/16" 비절단
1/16" x 1/16" 구멍 - 1/16" 절단, 1/16" 비절단
4개의 잇빨에 의한 천공 - 인치당 4개의 구멍(폭이 약 0.200") 및 각 구멍을 분리하는 비절단부(대략 0.040")
6개의 잇빨에 의한 천공 - 인치당 6개의 구멍(폭이 약 0.125") 및 각 구멍을 분리하는 비절단부(대략 0.040")
8개의 잇빨에 의한 천공 - 인치당 8개의 구멍(폭이 약 0.080") 및 각 구멍을 분리하는 비절단부(대략 0.040")
10개의 잇빨에 의한 천공 - 인치당 10개의 구멍(폭이 약 0.060") 및 각 구멍을 분리하는 비절단부(대략 0.040")
전술한 실시예의 1인치 폭의 부직 연마재 스트립(웨브를 처리하는 중에 전진하는 웨브 진행 방향에 대해 측방으로 절취됨)은 신장 인장력 시험 기계의 일정 속도로 클램프됐고, 상기 절단 스트립 옵션을 사용하는 직물 섬유의 파괴 하중 및 연신률 측정을 위한 표준 방법인 ASTM 시험 방법 16-82를 사용하여 평가됐다. 각 스트립을 그 구멍이 중앙에 오게 정렬시키고, 그 구멍을 따라 스트립을 분리시키는 힘을 파운드 단위로 측정했는데, 그 기록된 특성력은 최대의 힘이다. 아래 챠트에서 볼 수 있는 바와 같이, 각 천공 블레이드에 대해 복수개의 시편을 시험했다.
천공 블레이드 최대 하중(lb) 시편 갯수 표준 편차
1/8" x 1/16" 5.1 6 0.7
1/16" x 1/16" 7.2 7 1.1
4 치형 1.8 8 0.4
6 치형 2.9 8 0.2
8 치형 3.8 8 0.9
10 치형 4.3 8 0.6
위에서 알 수 있는 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 4개의 잇빨을 갖는 천공 블레이드를 선택했으며, 이 블레이드는 로울로부터 최외측 랩이 분리시키기에 충분한 강도를 제공했지만, 일단 2개 이상의 시이트가 로울의 중심 구멍으로부터 해제되면 인접한 시이트를 쉽게 분리할 수 있게 했다.
전술한 예는 두 개의 로울 코팅기로 수행되는 공정에서 형성된 부직 연마재를 제공하는데, 여기에서 제1 코팅은 웨브 섬유를 함께 결합시키는 역할을 하고, 제2 코팅은 연마재를 웨브에 도포한다. 다른 코팅 방법은 아무런 예비 결합 코팅없이, 웨브의 본래의 섬유에 직접 코팅하는 것을 포함해서, 연마재 지지 코팅을 로울 코팅하는 것과 스프레이 코팅하는 것을 포함한다. 부직 연마재의 추가적인 실시예는 다음의 로울 코팅 조성 및 코팅 공정을 사용해서 형성된다.
성분 로울 코팅#1 로울 코팅#2 로울 코팅#3 연마재로울 코팅#1 연마재스프레이코팅 #1 연마재스프레이코팅 #2
물 42.9% 24.96% 26.2% 22.62% 17.46% 29.1%
페놀 수지 56.7% 74.64% 74.8% 22.62% 23.57% 29.4%
Surfactant FC-170C1 0.2% 0.1% -- 0.11% -- --
"Reactint" VioletX80LT2 0.2% 0.3% -- 0.22% 0.2% --
탄산 칼슘 -- -- -- 3.88% 4.24% --
"Carbopol" EZ-13 -- -- -- 0.22% -- --
산화 알루미늄(280 이상으로 미세함) -- -- -- 50.33% 54.53% --
"Q2"Antifoam -- -- 0.015% -- -- --
실리콘 카바이드(1000 이상으로 미세함) -- -- -- -- -- 41.5%
1미네소타 세인트 포올에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 컴패니로부터 구입할 수 있는 비이온 플루오르화 계면활성제.
2사우스 케롤리나 블랙스버그에 소재하는 밀리켄 케미칼사(Milliken Chemicals))로부터 구입할 수 있는 염료.
3오하이오 클리브랜드에 소재하는 비.에프. 굿리치 컴패니(B.F. Goodrich Company)로부터 구입할 수 있음.
4미시간 미들랜드에 소재하는 다우 코닝 컴패니로부터 구입할 수 있음.
페놀 수지는 포름 알데히드 대 페놀비가1.96 내지 1.0 이고 약 2%의 수산화 칼륨을 함유한 축합물이다. 이것은 25-28%의 물 및 3-5%의 프로필렌 글리콜 에테르를 함유한 70%의 고용액(solid solution)이다. 이 조성물울 사용해서, 부직 연마재의 하기의 표 1에 수록된 변수로서 복수개의 부직 연마재 시편을 형성했다.
시편 웨브중량(그레인/24in2) 섬유 형태 및 치수(데니어) 예비결합방법 로울코팅 # 로울 코팅부가 (그레인/24in2건조중량) 연마로울코팅# 연마 로울코팅 부가(그레인/24in2건조중량) 연마 스프레이 코팅# 연마 스프레이코팅 부가(그레인/24in2총건조중량)
A 10 6d.나일론 페놀 1 12 1 56 -- --
B 10 6d.나일론 페놀 1 12 -- -- 1 50
C 10 85%6d.나일론15%4d."셀본드(Cellbond)" 가열결합성섬유 -- -- 1 36 -- --
D 10 85%6d.나일론15%4d."셀본드" 가열결합성섬유 2 -- -- -- 1 51
E 15 15d.나일론 페놀 2 11 -- 53 -- --
F 15 15d.나일론 페놀 -- 9 -- -- 1 50
G 15 15d.나일론 없음 -- -- -- -- 1 76
H 15 85%15d.나일론15%15d."셀본드" 가열결합성섬유 -- -- -- -- 1 44
I 15 15d.나일론 없음 -- -- -- -- 1 64
J 15 15d.나일론 없음 -- -- 1 49 -- --
K 15 15d.나일론 없음 -- -- 1 28 -- --
L 15 15d.나일론 페놀 3 8 -- -- 2 25
섬유 형태 및 치수에 대한 표 1의 부호를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
6d.나일론은 델라웨어, 시포드, 시포드 플랜트에 소재하는 이.아이. 뒤퐁 드 네므와 앤드 컴패니(E.I. du Pont de Nemours & Company)로부터 구입할 수 있는 6 데니어 du Pont의 P-113이다.
15d.나일론은 델라웨어, 시포드, 시포드 플랜트에 소재하는 이.아이. 뒤퐁 드 네므와 앤드 컴패니로부터 구입할 수 있는 15 데니어의 du Pont T-852이다.
4d."셀본드"는 노스 캐롤리나 샤롯테에 소재하는 훽스트-셀라니스(Hoechst-Celanese)로부터 구입할 수 있는 4 데니어의 가열 결합성 섬유이다.
15d."셀본드"는 노스 캐롤리나 샤롯테에 소재하는 훽스트-셀라니스로부터 구입할 수 있는 15 데니어의 가열 결합성 섬유이다.
표 1에서, "예비 결합 방법"이라 함은, 옵션, 즉 페놀을 이용한 경우, 가열 결합성 섬유를 이용한 경우 또는 결합 공정이없는 경우를 말한다. "페놀"을 이용한 예비 결합 방법은 섭씨 190 내지 195도에서 오븐으로 경화시키면서 느슨한 웨브 섬유를 함께 결합시키기 위한 수지 로울 코팅 단계를 포함한다. "가열 결합성 섬유"의 예비 결합 방법은 수지 코팅을 포함하지 않지만, 단순히 느슨한 섬유를 함께 결합시키기 위해서 웨브를 오븐에서 역시 섭씨 190 내지 195도로 가열한다. 예비 결합이 없는 방법은 느슨한 웨브 섬유를 함께 결합시키기 위한 특별한 단계를 포함하지 않지만, 로울 코팅과 스프레이 코팅을 통해서 연마 코팅을 도포하는 과정에서 그렇게 하는 것이다.
표 1은 어떤 시편(예, 시편 A 내지 L)이 어떤 재료로 형성됐고 어떤 예비 결합 처리되었는지를 열거하고 있는 것에 추가해서, 코팅의 성질 및 각각의 코팅에 의해 각각의 시편에 부가된 그 코팅의 개별적인 건 중량을 열거하고 있다.
부직 연마재 시편 A 내지 L의 강성 및 자체적으로 들러붙는 성질을 측정하고, 이들 시편을 선행 기술 부직 연마재와 비교하기 위해 2개의 시험 기구를 고안했다. 이들 시편과 종래 기술의 부직 연마재의 강성은 ASTM 시험 방법 D 790, "비보강 및 보강 플라스틱과 전기 절연재의 굴곡성을 위한 표준 시험 방법"에 기술된 절차를 기초로 한 3점 굴곡 시험으로 측정됐다. 각각의 예의 웨브에서 5개의 1인치 x 6인치(2.54cm x 15.24cm) 시편을 절단했다. 각각의 예에 대한 평균 두께는 5개 시편 더미를 측정함으로써 결정됐다. 1인치(2.54cm) 간격의 직경이 1/8인치(0.32cm)인 자리맞춤 핀을 구비하는 접촉 지점을 가진 3점 고정구에 시편을 장착했는데, 상기 고정구는 일정한 속도의 신장 인장력 시험 기계에 장착된다. 시험을 시작하여, 크로스헤드를 변형율 2% 초기 한계까지 분당 1인치(2.54cm)로 이동시켰다. 그 후, 힘을 측정하였고, 변형율 5%의 최종 한계까지 시험을 계속했다. 변형율 5%에서 굴곡력을 그램수로 기록했다.
부직 연마재 시편과 선행 기술의 것으로 각기 이루어진 두 개의 1인치 x 5인치(2.54cm x 12.70cm) 스트립을 단부와 단부를 2인치(5.08cm) 중첩시켜서 스스로 붙는 현상이 측정되었다. 그 후, 상기 중첩된 스트립을 진동 이송 모터 상에 위치시키고 중첩부의 상부에 1 파운드의 추를 올려 놓았다. 상기 진동 이송 모터는 모델 번호 CSCR-1B인 신트론(Syntron) 전기 제어기에 의해 제어되는, 모델 번호 F-TOC인 신트론 마그네틱 피더로서, 이 두 모델 모두 펜실베니아, 호머 시티에 소재하는 에프엠씨 코오포레이션의 자재 취급 장비 사업부로부터 구입할 수 있다. 제어기에 6을 세팅하여 상기 모터를 15초 동안 가동시켰다. 그 후, 상기 추를 제거하고, 이송 및 인장 시험 고정구에 고정하는 동안에 움직이는 것을 방지하기 위하여 중첩된 부분 둘레에 종이 지지체를 감았다. 스트립의 단부들은 신장 인장력 시험 기계에 고정하고, 절단 스트립 옵션을 사용하는 직물 섬유의 파괴 하중과 연신률에 대한 표준 방법인 ASTM 시험 방법16-82를 사용해서 평가했다. 두 개의 스트립을 분리시키기 위하여 잡아당기는 힘을 그램수의 힘으로 측정했으며, 기록된 특성력은 최대 하중 이었다.
아래의 표 2는, 시편 A 내지 L, 및 5개의 선행 기술 부직 연마재 양자에 대한 평균 측정 값을 제시하고 있다. 분석에 두께 및 중량을 포함시키기 위해서, 필요한 굴곡력을 시험되는 부직 연마재의 밀도로 나누었다. 이것은 두께, 중량 및 강성의 특성을 하나의 변수로 조합한다.
이 시험에서 고려된 5개의 종래의 부직 연마재는 미네소타 마이닝 앤드 메뉴팩쳐링사로부터 "SCOTCH-BRITE" 상표로 판매되는 3개의 제품을 포함한다. 또한, 이들 3개의 제품은 또한 제품 번호 3M-96, 3M-7447 및 3M-7448로 확인된다. 표 2에는 이들 제품이 3M-96, 3M-7447 및 3M-7448로 각각 분류되어 있다. 고려된 또 다른 종래의 부직 연마재는 핀랜드의 미르카사에 의해 제조되는 것으로서, 상업적으로는 미르카"MIRLON"으로서 표면 다듬질 패드 18-111-447로서 인식되어 있고, 입자(grit)가 매우 미세하다. 표 2에서, 이 제품은 미르카-447로서 분류되어 있다. 고려된 다른 종래 부직 연마재는 메샤츄세츠에 소재하는 노트론 오브 우세스터(Norton of Worcester)사에 의해 제조되는 것이다. 이 제품은 노트론 "BEAR-TEX" No.747 범용 핸드 패드로서 상업적으로 인식되어 있으며, 입자가 매우 미세하다.
부직 연마재의 스스로 붙는 성질의 측정은 보다 객관적인 분석을 포함했다. 표 2에서, "스스로 붙음"이라 표시된 컬럼은 부직 연마 웨브의 시이트를 보올(ball)로 뭉쳐서, 그 웨브가 원래 형태로 회복하느냐 또는 뭉쳐진 채 유지되느냐를 관찰함으로써 수행되는 주 시험의 결과를 제시한다. "YES"로 표시된 시편은 뭉쳐진채 유지되었으며, 따라서 스스로 붙는 것으로 간주되었다.
표면의 부착력 및 굴곡력
시편/ID 두께(인치) 밀도(g/in3) 표면 부착강도(g) 굴곡력(g) 스스로붙음 굴곡력/밀도
3M-96 0.366 0.916 23.0 28.10 No 30.664
3M-7448 0.350 0.762 25.1 23.50 No 30.851
Mirka-447 0.390 1.165 59.5 58.4 No 50.145
3M-7447 0.420 0.911 41.8 39.00 No 42.812
Norton-747 0.400 1.070 38.7 32.40 No 30.280
A 0.135 1.686 13.0 10.50 No 6.228
B 0.130 1.615 13.6 4.85 No 3.002
C 0.200 0.693 15.4 0.80 No 1.154
D 0.128 1.311 21.6 1.10 No 0.839
E 0.310 0.680 40.1 6.20 Yes 9.118
F 0.320 0.613 54.7 5.35 Yes 8.726
G 0.260 0.942 61.6 5.00 Yes 5.306
H 0.280 0.540 50.7 2.40 Yes 4.444
I 0.315 0.527 64.1 2.20 Yes 4.175
J 0.260 0.592 35.7 1.80 Yes 3.039
K 0.216 0.464 46.8 0.56 Yes 1.207
L 0.300 0.593 35.5 13.7 Yes 23.103
스크레치 시험은 연마재 제품의 작용에 의해서 피가공물에 부여된 표면 다듬질 정도를 비교하는 수단을 제공한다. 시험된 피가공물은 15인치 x 15인치 x 0.25인치의 (38.1cm x 38.1cm x 0.64cm) 두꺼운 아크릴 시이트이다. 시험될 연마재로부터 다수의 2인치 x 4.25인치(5.1cm x 10.8cm) 시편을 절단하여 아크릴 시이트와 접촉하게 위치시킨다. 각각의 시편을 구별하기 위해 아크릴 시이트에 표시를 한다. 그 후, 중량 8.32lbs(3.74kg)의 2인치 x 4.25인치(5.1cm x 10.8cm) 샌딩 블록(sanding block)을 상기 시편을 가로질러 위치시켜 상기 시편이 상기 피가공물에 압착되게 한다. 그 후, 샌딩 블록을 15인치(38.1cm) 크기의 아크릴 시이트를 가로질러 선형으로 왕복운동 시킨다. 이러한 방식의 50회의 완전한 연마 싸이클에 이어서, 샌딩 블록과 시편을 아크릴 시이트로부터 제거하고, 상기 시이트를 창문 세척 용액과 종이 타월로 세척하여, 표면 연마 경로의 연마된 길이를 따라 4개의 균등 간격을 둔 위치에서 연마 방향에 수직인 방향으로 표면 다듬질 정도를 측정한다. 상기 표면 다듬질 정도는 독일 고팅겐에 소재하는 파인프루프 게엠베하(Feinpruf GmbH)로부터 구입할 수 있는 "Perthen S6P" No.680 0602 프로필로미터(profilometer)를 사용해서 측정된다. 이 장치는 많은 표면 프로파일 변수(surface profile parameter)를 측정하고 계산할 수 있지만, 이 시험을 위해서는 변수, 평균 조도(Ra) 및 지지력 비가 기록된다. 상기 평균 조도는 시험 경로를 따라 표면에 제공된 일련의 모든 산에서 마루(peak-to-valley)까지의 스크래치의 깊이의 산술 평균이며, 마이크로인치 단위로 측정된다. 일반적으로, Ra의 값은 연마 제품에 존재하는 연마 입자의 등급에 따라 변한다. 지지력 비는, 가상의 "슬라이스(imaginary slice)", 즉 연마 표면에 평행한 평면이 연마 표면 속으로 더욱 더 이동할 때, 그 가상의 "슬라이스"를 검사할 수 있게하는 측정치로서, 상기 가상의 슬라이스가 시험 경로의 표면으로부터 그것이 취하고 있는 거리에 지지되는 경우 "지지" 표면으로 될 연마된 표면의 분율(또는 백분율로서) 표현된다. 이러한 측정치는 시편에 의해 부여된 연마 및 결과적인 스크래치의 형태의 균일성을 결정하기 위한 수단을 제공한다. 실제로, 기준점이 선택되고, 상기 평면이 연마 표면을 통과해서 전진하여 지지력 비 값 1 (또는 100%)을 발생시킬 때 까지 연마되는 기재(substrate) 속으로 더욱 깊게 증분적으로 이동함에 따라 계산된다. 비교를 하기 위해서, 기준점에서 일정한 거리의 시험 "슬라이스"에서의 지지력 비 값을 보고한다. 일련의 코팅을 위하여 자동차 마무리 다듬질을 준비하기에 유용한 연마 제품에 대해서는, 연마 표면 지지력 비는 약 15-60%인 것이 바람직하며, 약 15-50%인 것이 더욱 바람직하고, 약 15-40%인 것이 보다 더 바람직하다.
상기 예 A-L에 대하여 보고된 굴곡력 및 부착력의 시험에 덧붙여, 예 L의 연마 시이트에 의해 부여된 표면 다듬질 정도는 5%=0㎛의 지지력 비 기준 평면을 사용해서 평균 스크래치 깊이의 5%의 깊이를 0.0㎛ 깊이의 기준 평면으로 재설정하여 스크래치 시험을 함으로써 상업적으로 구입 가능한 연마 제품의 표면 다듬질 정도와 비교했다. 0.0 기준 평면에 대해 0.3㎛의 깊이에 있는 평면에서의 지지력 비를 보고한다. 표 3에 보고된 값들은 시편 상하부의 평균이다. Ra는 그 단위가 마이크로인치로 보고되고 있으며, 지지력 비는 퍼센트로 보고되어 있다. 표 3의 데이터는 실시예 L의 시이트가 들쭉 날쭉한 스크래치없이(지지력 비<50%) 미세하고(Ra < 10㎛) 매우 균일한 표면 다듬질 정도를 생성하는 것을 보여준다.
실시예 중량(그레인/24in2(g/m2)) 두께(mils(mm)) Ra Ra 표준 편차 지지력 비 @0.3㎛
Type S5 117(491) 345(8.76) 8.49 0.32 40.8
Type S5 113(475) 412(10.5) 3.28 0.32 91.8
Type S,(FR)6 94(395) 371(9.42) 5.28 0.81 73.9
Standard7 125(525) 400(10.2) 6.10 0.55 66.5
Norton8 140(588) 492(12.5) 3.42 0.66 88.6
Mirka UK9 88(370) 360(9.14) 9.77 0.40 33.6
Sia10 83(349) 401(10.2) 11.93 0.82 24
Mirka11 97(407) 400(10.2) 9.60 0.64 32.6
강모 #2 - - 14.9 - -
강모 #0 - - 12.3 - -
강모 #00 - - 7.1 - -
강모 #0000 - - 7.1 - 53.5
예 L 49(206) 295(7.49) 9.25 0.44 35.6
예 L 65(273) 312(7.92) 9.16 0.66 40.8
예 L 52(218) 266(6.76) 9.70 0.62 34.8
예 L 54(227) 248(6.30) 8.88 0.66 35.5
5미네소타 세인트 포올에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 컴패니의 "Type S Ultra fine"
6프랑스 파리에 소재하는 3M 프랑스 "3M 7448"
7캘리포니아, 채트워스(Chatsworth)에 소재하는 스탠다드 어브레시브스사의 "브라이트 라이트 EZ 극미세(Brite Rite EZ Ultra Fine)"
8매샤츄세츠 우세스터에 소재하는 노톤 어브레시브 컴패니의 "Norton Bear Tex 748"
9영국 런던에 소재하는 미르카 어브레시브 컴패니의""Mirka Ultrafine Hand Pad 18-111-448"
10노스 캐롤리나, 르노와르에 소재하는 시아 아메리카의 "Sia Strips Ultra Fine No.9173"
11오하이오, 트윈스버그 No. 18-111-448에 소재하는 미르카 연마 컴패니의 "Mirka Merlon Surface Finishing Pad UF"
전술한 바와같이, 부직 연마재의 스스로 붙는 성질 또는 "우두둑 우두둑 소리를 낼 수 있는 성질"은 최종 제품에 독특한 특성을 부여한다. 이 부직 연마재의 로울은 감겨지고, 최외측 랩의 단부가 선행의 랩에 맞닿아 단순히 가압되어, 상기 로울 둘레에 부직 연마재의 스스로 점착하고 있는 랩을 유지시킨다. 부직 연마재의 연속적인 랩을 함께 고정시키기는 데에는 테이프, 접착제 또는 기계적 패스너가 필요하지 않다. 그러므로, 상기 제품은 주로 자체적으로 포장된다. 주름진 랩 외장의 부가는 내구성을 간단하게 증가시키고, 제품을 청결히 유지시키고 제품 식별을 위한 플랫폼을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 부직 연마재는 천공되어 그 연마재를 가로질러 로울로부터 인접한 연마재 시이트를 분리하기 위한 취약 구역을 형성한다. 물 분사에 의해 천공하는 방법과 기계적 블레이드에 의해 천공하는 방법을 포함한 어떠한 형태의 기계적 천공 방법이 적용될 수 있다. 웨브의 특정 지점에 고도의 스트레치를 부여하는 방법, 섬유를 특별하게 정렬하는 방법 및 여러 가지 웨브 형성 방법으로 웨브를 가로질러 인접한 시이트의 분리 및 파열성을 향상시키기 위해 사용될 수 있는 취약 구역을 또한 생성할 수 있다. 웨브 형성 시에, 절취를 목적으로 웨브의 무결함부를 웨브를 가로지르는 선으로 변경시키기 위하여 공기 나이프(air knife)를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 분배 작용 중에 필요한 대상은 (하나의 자유단 및 절취 구멍을 포함하는 적어도 두 개의 시이트를 구비하는)최내측 랩이 로울의 중심 구멍으로부터 완전히 방출될 때까지 모든 시이트가 연속적으로 부착된 채 유지되는 것이다. 최내측 랩이 로울의 중심 구멍(및 선택적인 보호 외장의 단부 개구부)로부터 제거되면, 단부 시이트를 그에 인접한 시이트로부터 분리시키기 위해 그들 사이의 구멍을 따라 증분적으로 더 큰 힘이 적용된다. 인접한 시이트를 분리시키기 위해 필요한 힘이 관련 부직 연마재에 대해 적절해야만 하는 것은 중요하다. 취약 구역의 강도(즉, 도 3의 화살표(48)를 따라 가해지는 것과 같이 인접한 시이트를 분리하는데 필요한 힘)의 조건은 본 발명의 제품의 다양한 실시예에 따라 변한다. 일반적으로, 취약 구역의 강도는 서로 맞붙는 강도보다 커야 하지만, 연마재 자체의 인장 또는 전단 강도보다 작아야 한다. 시이트가 로울의 중심 구멍으로부터 분배될 때 그 시이트가 조기에 분리되는 것을 회피하기 위하여, 예를들면, 서로 맞붙는 성능이 높은 연마재 시이트는 보다 큰 취약 구역의 강도를 필요로 한다. 또한, 로울의 폭이 넓으면 넓을수록 보다 더 큰 취약 구역의 강도를 필요로 하는데, 그 이유는 보다 큰 랩 상호 간의 부착력이 극복되어야만 하기 때문이다. 또한, 로울 중심 구멍의 내경(i.d.)은 필요한 취약 구역의 강도에 영향을 주는데, 상기 내경이 보다 더 커지게 되면, 시이트를 보다 쉽게 빼낼 수 있고, 따라서 취약 구역의 강도가 감소될수 있기 때문이다. 연마재 로울의 소비 중에, 보다 많은 시이트가 로울로부터 분배됨에 따라, 중심 구멍의 내경이 커지기 때문에, 취약 구역의 필요한 강도가 작아지는 것이 명백하다. 마찬가지로, 보호 외장 단부의 개구부 직경이 작아지면(즉, 대략 3인치(7.62cm) 미만이면), 취약 구역이 필요한 강도는 개구부가 비교적 큰 경우(즉, 약 5인치(12.7cm) 이상)보다 더 크다.
전술한 예 A 내지 K에 있어서, 열거된 연마재는 비교적 강력한 연마재이다. 부직 연마재의 적합한 연마 특성은 당업자에 의해, 피가공물 및 원하는 표면 처리에 따라 선택된다. 그러므로, 강력하다라고 함은 이들 인자에 따른 상대적인 표현이다. 연질 연마재, 경질 연마재, 또는 그 혼합 연마재를 포함하여 어떠한 연마재도 부직재와 관련하여 의도된 특성을 가지는 부직 연마 웨브를 생성하기에 충분하게 한다. 대략 1 내지 7 범위의 모오스 경도를 가지는 연질 연마재는 부직 웨브 재료에 부드러운 연마 표면을 제공한다. 연질 연마재의 예로 석류석, 플린트(flint), 실리카, 경석(輕石) 및 탄산 칼슘같은 무기 재료와, 폴리에스터, 폴리(염화 비닐), 폴리(메타아크릴 산), 폴리(메틸메타아크릴레이트), 폴리카보네이트, 폴리스티렌과 같은 유기물과, 멜라민 포름알데히드 축합물같은 열경화성 중합체의 입자가 있다. 경질 연마재의 예로는 실리콘 카빈(Silicon Carbine), 산화 알루미늄, 토파즈(Topaz), 용착 알루미나-지르코니아, 질화 붕소, 텅스텐 카바이드, 및 질화 실리콘과 같은 재료가 있다. 연마재의 입도는 원하는 어떠한 크기가 될 수 있지만, 통상적인 크기는 대략 80등급(평균 직경이 대략 200㎛)에서 대략 1000등급(평균 직경이 대략 3㎛) 또는 그 이상 미세하다.
예 L에 관해 상술한 바와같이, 보다 더 미세한 연마 입자를 사용하는 것이 본 발명의 범위 내에 있다. 1000등급 이상의 미세한 연마 입자는 Ra 및 지지력 비 모두에 대해 측정했을 때 미세한 표면 다듬질 정도를 부여하기 위해 유용하다. 예를 들면, 상기 연마재는 연마 입자와 결합제의 혼합물로 만들어질 수 있는데, 상기 혼합물에서 연마 입자는 건 중량으로 약 40-80%, 바람직하게는 대략 66%를 점하고, 건 부가 중량(dry add-on weight)의 약 15-50그레인/24in2(63-210g/m2)이며, 바람직하게는 대략 25그레인/24in2(105g/m2)이다. 표 3에 제시된 데이터로부터 상기 부직 연마재는 #00 및 #0000의 강모에 의한 표면 다듬질 정도에 필적할 만한 표면 다듬질 정도를 제공하는 것을 알 수 있다. 상기 연마 입자의 입도는 전술된 "우두둑 우두둑 소리를 낼수 있는" 부직재에 사용되는 것이 유리할 수 있으며, 다르게는 "우두둑 우두둑 소리를 낼수 없는(non-scrunchability)" 부직재에 사용되는 것이 유리할 수도 있다. 입도 분포는 영국 베드포드에 소재하는 코울터 일렉트로닉스, 리미티드로부터 구입할 수 있는 Coulter Multisizer Ⅱ로서 측정된다. 1000등급 이상의 미세한 실시예에 사용하기에 적합한 두 묶음의 연마재의 입도 분포(크기가 ㎛로 보고됨)는 부피 퍼센트로서 표 4에 보고되어 있다. 이것은 단지 예로서 보고되는 것으로서, 본 발명의 1000등급 보다 미세한 실시예는 예 L의 특정한 연마 입자 입도 분포로 제한되지 않는 것으로 이해된다.
묶음 3% 5% 50% 90% 95%
1 > 11.45 > 10.32 > 4.72 > 2.26 > 1.88
2 > 14.72 > 13.8 > 6.8 > 2.6 > 2.0
부직재 자체(상호 접촉 지점에서 결합제로 결합되어 있는 주름지거나 또는 물결 모양진 합성 섬유로 제조된 3차원의 두툼한 부직 웨브는, 특별한 "연마" 입자코팅없이도, 원하는 연마 특성을 가질 수 있다. 또한, 이 연마 특성은 피가공물의 특성 및 그 피가공물에 대하여 의도된 표면 처리에 종속한다.
본 발명을 바람직한 실시예를 참조로 기술하였지만, 당업자는 본 발명의 기술적 사상과 범위에서 벗어나지 않고 형태 및 세부 구조가 변경될 수 있는 것을 이해할 것이다.

Claims (26)

  1. 종방향으로 연장하는 두툼한 표면 처리용 부직 연마재 웨브에 있어서,
    사용자가 쉽게 연속적으로 웨브를 복수의 연마 표면 처리재 시이트로 분리시킬 수 있도록 종방향으로 간격을 두고 측방으로 웨브를 가로질러 배치된 다수의 취약 구역이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 취약 구역은 웨브를 관통하여 형성된 구멍에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  3. 제1항에 있어서, 상기 웨브는 그 자체의 둘레로 와선형으로 감겨져서 연마 표면 처리용 부직 연마재 로울을 형성하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재의 웨브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 로울은 무심(無芯)인 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 연마재 시이트는 상기 취약 구역을 따라 로울의 최내측 랩으로부터 상기 연마재 시이트를 분리함으로써 로울로부터 연속적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  6. 제3항에 있어서, 상기 로울 둘레에 배치된 투명한 보호 외장을 또한 구비하고, 상기 보호 외장은 그 위에 로울 식별 표시를 구비하며, 수축성 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  7. 표면 처리용 두툼한 부직 연마재 로울에 있어서,
    상기 부직재를 와선형으로 감겨진 형태로 유지시킬 만큼 충분히 서로 맞붙지만, 상기 로울로부터 재료를 풀어낼 수 있도록 떨어질 수 있는 대향 표면을 구비한 일련의 부직재 랩으로 스스로 붙어 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 로울.
  8. 제7항에 있어서, 상기 로울은 무심인 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 로울.
  9. 제8항에 있어서, 상기 부직 연마재는 로울의 최내측 랩으로부터 풀리는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 로울.
  10. 제7항에 있어서, 사용자가 부직 연마재를 복수의 분리 시이트로 쉽게 연속적으로 분리시킬 수 있도록 종방향으로 간격을 두고 측방으로 배치된 다수의 취약 구역이 마련되는 것을 특징으로 하는 두툼한 표면 처리용 부직 연마재 로울.
  11. 로울로 중심축 둘레에 와선형으로 감긴 두툼한 표면 처리용 부직 연마재로 제조된 웨브에 있어서,
    상기 표면 처리용 부직 연마재를 와선형으로 감겨진 형태로 유지시키기에 충분한 서로 들러붙지만, 용이하게 분리될 수 있는 표면을 구비한 연속된 부직 연마재 랩; 및
    상기 웨브를 따라서 용이하게 분리할 수 있도록 상기 표면 처리용 부직 연마재를 가로질러 종방향으로 간격을 두고 측방으로 배치되어 다수의 연마 표면 처리 재료 섹션을 형성하게 하는 다수의 취약 구역을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  12. 제11항에 있어서, 상기 취약 구역은 웨브를 관통하여 성형된 구멍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재의 웨브.
  13. 제11항에 있어서, 상기 로울은 무심인 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  14. 결합제에 의해 연마 입자가 달라붙어 있는 두툼한 부직재의 웨브를 구비하고, 상기 연마 입자는 1000등급 이상으로 미세하고, 중량으로 결합제와 연마 입자의 총 부가 중량의 건(乾) 약 40% 내지 80%이고, 상기 연마 입자 및 결합제의 건 부가 중량은 63 내지 210g/m2인 것을 특징으로 하는 표면 처리용 연마재.
  15. 제14항에 있어서, 상기 연마 입자는 건 중량으로 결합제와 연마 입자의 총 부가 중량의 약 66%이며, 상기 연마 입자와 결합제의 건 부가 중량은 약 105g/m2인 것을 특징으로 하는 표면 처리용 연마재.
  16. 종방향으로 연장하는 두툼한 표면 처리용 부직 연마재 웨브에 있어서, 제14항에 따른 표면 처리용 연마재를 구비하고, 사용자가 상기 웨브를 표면 처리용 연마재의 다수의 시이트로 쉽게 연속적으로 분리하게 하도록 웨브를 가로질러 종방향으로 간격을 두고 측방으로 배치된 다수의 취약 구역을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  17. 제16항에 있어서, 각각의 취약 구역은 웨브를 관통하여 형성된 구멍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  18. 제16항에 있어서, 상기 웨브는 그 자체 둘레에 와선형으로 감겨져서 표면 처리용 연마재의 로울을 형성하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  19. 제14항에 따른 표면 처리용 두툼한 부직 연마재를 구비하는 표면 처리용 부직 연마재 로울에 있어서, 상기 표면 처리용 부직 연마재를 와선형으로 감긴 형태로 유지시키기 위해 충분히 서로 들러붙어 있지만, 로울로부터 풀리도록 떨어질 수 있는 대향 표면을 구비한 표면 처리용 부직 연마재의 연속적인 랩에 스스로 들러붙어 있는 로울을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 로울.
  20. 제19항에 있어서, 사용자가 표면 처리용 부직 연마재를 다수의 분리 시이트로 쉽게 연속적으로 분리하도록 종방향으로 간격을 두고 측방으로 배치된 다수의 취약 구역을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 로울.
  21. 제14항에 있어서, 로울로 중심축 둘레에 와선형으로 감겨지고,
    상기 표면 처리용 부직 연마재를 와선형으로 감긴 형태로 유지시키기 위해 충분히 서로 들러붙어 있지만, 쉽게 분리될 수 있는 표면을 구비한 연속된 표면 처리용 부직 연마재의 랩; 및
    상기 표면 처리용 부직 연마재를 가로질러 종방향으로 간격을 두고 측방으로 배치되어, 상기 웨브를 따라 용이하게 분리할 수 있는 다수의 연마 표면 처리 재료 섹션을 형성하게 하는 다수의 취약 구역을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 로울.
  22. 제21항에 있어서, 상기 각각의 취약 구역은 웨브를 관통해 형성된 구멍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 로울.
  23. 제1항에 있어서, 상기 두툼한 표면 처리용 부직 연마재는 결합제에 의해 달라붙은 1000등급 이상으로 미세한 연마 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  24. 제7항에 있어서, 두툼한 표면 처리용 부직 연마재 웨브는 결합제에 의해 달라붙은 1000등급 이상으로 미세한 연마 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  25. 제11항에 있어서, 두툼한 부직 연마재 웨브는 결합제에 의해 달라붙은 1000등급 이상으로 미세한 연마 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
  26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마 입자는 대략 105g/m2인 결합제와 연마 입자의 총 건 부가 중량의 중량으로 대략 66%인 것을 특징으로 하는 표면 처리용 부직 연마재 웨브.
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